采矿与安全工程学报 ›› 2021, Vol. 38 ›› Issue (3): 575-583.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2020.0443

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稳压条件下煤体稳定特性 钻孔倾角效应的试验研究

林海飞,刘思博,李树刚,双海清,孔祥国,陈晨,肖鹏,徐培耘   

  1. 1.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西 西安 710054;2.西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室, 陕西 西安 710054;3.煤炭行业西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心,陕西 西安 710054
  • 出版日期:2021-05-15 发布日期:2021-06-08
  • 通讯作者: 双海清 E-mail:shuanghaiqing@163.com
  • 作者简介:林海飞(1979— ),男,山西省天镇县人,博士,教授,博士生导师,从事矿山安全及瓦斯灾害防治方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金重点项目(51734007);国家自然科学基金项目(51874236,52074216);国家自然科学基金青年科学基金项目(51904238);陕西省杰出青年项目(2020JC-48);陕西省联合基金培育重点项目(2019JLP-02);中国博士后科学基金项目 (2019M663937XB)

Experimental study for the effects of drilling angle on coal mass stability under stable pressure conditions

  • Online:2021-05-15 Published:2021-06-08

摘要: 为研究不同钻孔倾角对煤体稳定特性的影响,应用三维全场应变测量分析系统(XTDIC)和声发射监测系统,开展稳压条件下无钻孔及钻孔倾角为0°,10°,20°,30°的型煤单轴压缩试验,分析了不同钻孔倾角试件强度特征、变形破裂特征及其对煤体稳定性的影响机理。结果表明:增大钻孔倾角对试件抗压强度、弹性模量有不同程度劣化作用,与无钻孔试件相比,劣化率最大达33.92%;根据试件加载过程中的声发射特征参数与加载时间的关系,将其划分为初始加载、稳压、峰前弹塑性和峰后应变软化4个阶段,随着钻孔倾角的增大,声发射计数与能量的增长速率逐渐减小;试件钻孔周围破坏形态呈偏“Y”状,30°倾角钻孔试件的损伤变量曲线出现明显台阶式递增现象;试件变形破坏过程是能量积聚与耗散的过程,随钻孔倾角增大,弹性应变能、耗散能、总能量、能量耗散率均减小;该研究指导了贵州某矿本煤层预抽钻孔布置,利用定向钻机尽可能保证钻孔轨迹为水平,钻孔稳定性较高,瓦斯抽采效果良好。

关键词: 抽采钻孔, 稳压约束, 能量耗散, 声发射特征, 破坏形态, 损伤变量

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